[发明专利]一种基于加速因子的运动控制器加速退化试验方法

权利要求书

1.一种基于加速因子的运动控制器加速退化试验方法，包括以下步骤：

步骤1、设计运动控制器加速退化试验方案：

1-1以温度作为试验的加速应力；

1-2以不同的温度作为试验的加速应力水平，由高到低分别为S₁，S₂，…，S_I，其中I为加速应力水平数，I应等于或大于3；将第i个加速应力水平记为S_i，i表示加速应力水平的编号，i＝1，...，I；最低加速应力水平应高于正常工作条件温度，最高加速应力水平的设置必须保证运动控制器的失效机理与正常条件下保持一致；

1-3每个加速应力水平下的运动控制器样品数为J等于或大于3，j表示样品编号，j＝1，...，J；

1-4当在第i个加速应力水平S_i下的累计试验时间到达预设的试验停止时间τ_i时完成当前加速应力水平试验；

1-5在第i个加速应力水平S_i下对每个样品的性能进行性能测试，测试次数K至少为5次，测试项目为运动控制器输出信号脉宽差P；设t_i，k表示在第i个加速应力水平S_i下进行第k次性能测试所对应的累计试验时间，按以下方法设定t_i，k，k＝1，...，K：当累计试验时间达到0、τ_i时，分别进行第1次和第K次性能测试，即t_i，1＝0、t_i，K＝τ_i；在此基础上设定进行第2次、第3次、…、第K-1次性能测试所对应的累计试验时间t_i，k，k＝2，3，...，K-1，使得在第i个加速应力水平S_i下的所有K次性能测试中，相邻两次性能测试之间的时间间隔满足由小到大的要求；

步骤2、将所述样品放入温度试验箱内进行试验；

步骤3、在每个加速应力水平下，到达步骤1中所设定的进行性能测试所对应的累计试验时间时暂停试验，并从试验箱中取出所有样品，待样品在常温下充分冷却1小时后逐一进行性能测试；性能测试完毕后将所有样品放入温度试验箱继续试验，直至步骤1中所设计的试验方案全部执行完毕后结束试验；

步骤4、将步骤3中测试得到的所有样品的输出信号脉宽差P的测试值记为y，y＝{y_ij(t_i，k)，i＝1，...，I；j＝1，...，J；k＝1，...，K}，其中i表示I个加速应力水平的编号，j表示J个样品的编号，k表示每个加速应力水平下K次测试的编号，t_i，k表示在第i个加速应力水平S_i下进行第k次性能测试所对应的累计试验时间，y_ij(t_i，k)表示在t_i，k时刻对第j个样品进行性能测试获得的P的测试值；

将y作为测试数据进行处理，得出运动控制器在正常条件下的可靠度步骤如下：

4-1采用下述式(1)描述P的理论值随时间的变化关系(即退化模型)：

其中，a_ij、b_ij、c_ij分别为待估计的参数，记为t为时间，为第j个样品在第i个加速应力水平S_i下t时刻P的理论值；

4-2令取不同的尝试值，并代入由下述式(2)表示的误差平方和使取得最小值时所对应的尝试值即为的估计值，记为

其中y_ij(t_i，k)、分别是第i个加速应力水平S_i下第j个样品在t_i，k时刻输出信号脉宽差P的测试值和理论值；

4-3将代入式(1)中的得出理论值的估计结合厂家给出的运动控制器性能退化失效阈值D_f，通过下述式(3)求取的反函数获得第j个样品在第i个加速应力水平S_i下的伪失效寿命时间

将样品在所有加速应力水平下的全部伪失效寿命时间记为t，

4-4第i个加速应力水平S_i下运动控制器可靠度R_i(t)采用下述式(4)所示的指数分布进行描述：

R_i(t)＝exp(-λ_it) (4)

其中，t为时间；λ_i为运动控制器在第i个加速应力水平S_i下的失效率参数；

加速模型采用下述式(5)所示的Arrhenius模型进行描述：

ln(1/λ_i)＝γ₀+γ₁/(S_i+273) (5)

其中γ₀和γ₁是模型参数，S_i为第i个加速应力水平；

则运动控制器在第i个加速应力水平下的加速因子σ_i如下述式(6)所示：

其中S₀为正常条件温度；

将式(5)中的λ_i代入式(4)，得到下述式(7)：

R(t)＝exp{-t/exp[γ₀+γ₁/(S_i+273)]} (7)

将式(7)中的未知参数γ₀、γ₁记为ψ，即ψ＝(γ₀，γ₁)；

4-5通过下述式(8)计算t的似然函数L(ψ|t)：

其中R(t_ij)为将t_ij代入式(7)所取得的值，λ_i由式(5)进行计算；

4-6对L(ψ|t)求对数得到对数似然函数ln L(ψ|t)，令ψ＝(γ₀，γ₁)取不同的尝试值并代入ln L(ψ|t)，使ln L(ψ|t)取得最大值时所对应的尝试值即为ψ的估计值，记为其中分别为未知参数γ₀、γ₁的估计值：

4-7将代入下述式(10)得到运动控制器在正常条件下的可靠度

4-8结合给定的可靠度值令代入式(10)，可以由下述式(11)计算得出运动控制器在正常条件下的可靠寿命